半导体发光器件及其制造方法_4

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42的末端部分的倾斜的表面上, 并且作为替代可设置电荷阻挡层。电荷阻挡层可用于防止从每个第一导电类型的半导体芯 142注入的电荷移动至第二导电类型的半导体层146,而非用于电子-空穴复合。电荷阻挡 层可包括带隙能量大于有源层144的带隙能量的材料,例如,电荷阻挡层可包括铝镓氮化 物(AlGaN)或铝铟镓氮化物(AlInGaN)。
[0117] 参照图21,可在第二导电类型的半导体层146上形成透明电极层150和填料层 160〇
[0118] 透明电极层150可延伸以覆盖邻近的发光纳米结构140之间的掩模层130的上表 面,并且可在多个发光纳米结构140上形成为单层。
[0119] 根据示例性实施例,填料层160可形成为多个层,并且在这种情况下,多个层可分 别由不同的材料形成,或者当多个层由相同的材料形成时,这些层可通过不同的沉积处理 形成。
[0120] 然后,暴露基本层120的一个区域以形成第一电极170,并且可在透明电极层150 上形成第二电极180。
[0121] 根据示例性实施例,可形成反射电极层而非透明电极层150,并且反射电极层可包 括银(Ag)或铝(A1)。在这种情况下,半导体发光器件可按照倒装芯片方式安装在诸如封装 件板的外部装置上。
[0122] 图3是示出根据本发明的示例性实施例根据制造半导体发光器件的方法形成第 一导电类型的半导体芯的处理的示意图。
[0123] 参照图3,按次序示出了以上参照图1至图21描述的第一导电类型的半导体芯 142的第一区域至第四区域(142A、142B、142C和142D)。
[0124] 在图2B的模型层135的开口Η具有圆柱形的情况下,如图3的(a)中所示,第一 区域142A可包括具有带圆的或平滑的拐角的圆柱形或六棱柱形状的主体部分B和具有带 圆的拐角的圆锥形状或六棱锥形状的末端部分T。例如,第一区域142A的主体部分B形成 为对应于开口Η的形状,并且末端部分T在空间中自由地形成,以沿着结晶学稳定面生长, 以具有六棱锥形状。在这种情况下,第一区域142Α可具有圆柱形主体部分Β和具有带圆的 拐角的六棱锥形状的末端部分Τ。可将第一区域142Α形成为具有基于以上参照图2C描述 的各种处理条件的高居中度。在后续处理中形成第二区域至第四区域(142B、142C和142D) 的同时,可反映和保持第一区域142Α的居中度。
[0125] 如图3的(b)中所示,末端部分Τ可形成为具有六棱锥形状。第二区域142Β在末 端部分T和主体部分B二者上生长。第二区域142B可以低速形成,以使得末端部分T主要 具有在热力学和结晶学上稳定的形状。
[0126] 如图3的(c)所示,第三区域142C可形成为使得主体部分B具有六棱柱形状。第 三区域142C在末端部分T和主体部分B二者中生长。第三区域142C可以高速形成以使得 主体部分B主要具有在热力学和结晶学上稳定的形状。
[0127] 如图3的⑷所示,可额外生长第四区域142D以控制每个第一导电类型的半导体 芯142的整体形状。通过形成第四区域142D,每个第一导电类型的半导体芯142可包括具 有六棱柱形状的主体部分B和具有六棱锥形状的末端部分T。然而,根据示例性实施例,可 省略第四区域142D的形成。
[0128] 根据本发明的示例性实施例,通过控制居中度并使主体部分B均匀地生长,有源 层144、发光层可在均匀生长的m面上均匀地生长,因此,光可从多个发光纳米结构140均匀 地发射。
[0129] 图4是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的半导体发光器件的透视图。
[0130] 在图4中,与图1的附图标记相同的附图标记指代相同的组件,因此,将省略其冗 余描述。
[0131] 参照图4,半导体发光器件100a包括衬底101和形成在衬底101上的基本层120、 掩模层130、发光纳米结构140a、透明电极层150和填料层160。每个发光纳米结构140a 包括从第一导电类型的半导体的基本层120生长的第一导电类型的半导体芯142'、有源层 144和第二导电类型的半导体层146。半导体发光器件100a还可包括分别电连接至基本层 120和第二导电类型的半导体层146的第一电极170和第二电极180。
[0132] 在图4中,为了有助于提供理解,仅在部分区域中示出了例如透明电极层150和填 料层160的一些组件,并且在X方向上的一端示出了包括发光纳米结构140a的一些组件的 断开表面。
[0133] 多个发光纳米结构140a中的每一个可包括具有六棱柱形状的主体部分B和主体 部分B上的具有六棱锥形状的末端部分T。对于构成发光纳米结构140a的第一导电类型的 半导体芯142'、有源层144和第二导电类型的半导体层146,也可按照相同的方式来提及主 体部分B和末端部分T。具体地说,就第一导电类型的半导体芯142'而言,主体部分B可从 基本层120延伸至掩模层130的上侧。在多个发光纳米结构140a中,末端部分T的六棱锥 的顶点TC设置在距离主体部分B的上表面的中心10nm以内的百分率可为60%或更大。
[0134] 可通过多个处理形成根据本发明的示例性实施例的第一导电类型的半导体芯 142',因此,每个第一导电类型的半导体芯142'可包括在不同处理期间形成的第一区域 142A'和第二区域142B'。第一区域142A'可具有倾斜的侧表面,并且第二区域142B'可具 有垂直于衬底101的侧表面。第一区域142A'和第二区域142B'可由相同材料形成。将参 照图5A至图6更详细地描述第一区域142A'和第二区域142B'。
[0135] 图5A至图f5D是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的制造半导体发光器件 的方法的剖视图。图5A至图f5D是将图4的半导体发光器件的第一电极170和第二电极 180横断截取的剖视图,这里,出于示出的目的,任意地选择发光纳米结构140a的数量。
[0136] 首先,如以上参照图2A和图2B的描述,可执行在衬底101上形成基本层120、掩模 层130和模型层135的处理。
[0137] 接着,参照图5A,可通过从由多个开口Η暴露的基本层120生长第一导电类型的半 导体来形成多个第一导电类型的半导体芯142'(参照图4)中的每一个的第一区域142Α'。
[0138] 第一区域142Α'可具有倾斜的侧表面,以像多个开口Η的形状那样使得其上部具 有更大的直径。另外,当多个开口Η具有圆柱形时,第一区域142Α'的主体部分Β可具有圆 柱形。第一区域142Α'的末端部分Τ可形成在模型层135上,并且可具有六棱锥形状。因 此,末端部分Τ的下表面的宽度可大于主体部分Β的宽度。当从基本层120的上表面至模 型层135的上表面的高度为第五高度Η5时,从基本层120的上表面至第一区域142Α'的末 端部分Τ的顶点TC的高度可为大于第五高度Η5的第六高度Η6。
[0139] 在该处理中,为了将第一区域142Α'的末端部分Τ的顶点TC设置为靠近主体部分 Β的上表面的中心,也就是说,为了提高居中度,末端部分Τ可形成在模型层135上方,而非 形成在模型层135中。在末端部分Τ形成在模型层135中的情况下,沉积材料可沿着形成 有开口Η的模型层135的侧壁散布,从而增大在末端部分Τ的边缘的生长率,以相对降低居 中度。然而,如当前示例性实施例中那样,在末端部分Τ形成在模型层135上方的情况下, 沉积材料均匀地转移并且沿着热力学稳定表面生长,以进一步提高居中度。
[0140] 参照图5Β,可将模型层135去除,以暴露第一区域142Α'的一部分。
[0141] 首先,可相对于掩模层130和第一区域142Α'选择性地去除模型层135,从而留下 掩模层130。可基于例如湿法蚀刻处理执行去除处理。掩模层130可用于防止在后续处理 期间形成的有源层144和第二导电类型的半导体层146连接至基本层120。
[0142] 第一区域142Α'可具有相对于衬底101的上表面的预定倾角(θε)。倾角(θε)可 与以上参照图5Α描述的开口Η的倾角相似,并且可具有例如70度至90度的范围。
[0143] 参照图5C,可在第一区域142A'的暴露的表面上形成多个第一导电类型的半导体 芯142'中的每一个的第二区域142B'。
[0144] 为了形成第二区域142B'的具有六棱柱形状的主体部分B,可将处理条件调整为 使得主体部分B可优先生长。可在例如氢(?)氛围下形成第二区域142B'。例如,可将在 氢(?)氛围下容易分解的三甲基镓(TMGa)用作镓前体。在氢(?)氛围下,末端部分T的 r面可通过氢(?)钝化,因此,可相对于末端部分T引导主体部分B的生长。处理温度可确 定在例如1050°C至1150°C的温度范围内。另外,可从80mbar至120mbar的范围内选择处 理压强。
[0145] 第二区域142B'可形成为主体部分B比末端部分T更厚。另外,主体部分B的上 部可形成为具有第五厚度T5,并且主体部分B的下部可形成为具有大于第五厚度T5的第六 厚度T6。
[0146] 根据示例性实施例,在第二区域142B'上还可形成对应于以上参照图2G描述的第 四区域142D的区域。
[0147] 参照图f5D,在每个第一导电类型的半导体芯142'上可形成有源层144和第二导电 类型的半导体层146。
[0148] 在该阶段中,可形成具有芯-皮结构的发光纳米结构140a。根据沉积方法,在每 个第一导电类型的半导体芯142'的m面和r面中,有源层144和第二导电类型的半导体层 146可具有不同的厚度。例如,有源层144和第二导电类型的半导体层146在主体部分B中 可比在末端部分T中更厚。
[0149] 图6是示出根据本发明的示例性实施例根据制造半导体发光器件的方法形成第 一导电类型的半导体芯的处理的示意图。
[0150] 参照图6,按次序示出了以上参照图5A至图f5D描述的第一导电类型的半导体芯 142'的第一区域142A'和第二区域142B'。
[0151] 在图5A的模型层135的开口Η具有圆柱形的情况下,如图6的(a)中所示,第一区 域142A'可包括具有带圆的或平滑的拐角的圆柱形或六棱柱形状的主体部分B和具有带有 角的拐角的圆锥形状或六棱锥形状的末端部分T。例如,第一区域142A'的主体部分B形成 为对应于开口Η的形状,并且末端部分T在空间中自由地形成,以沿着结晶学稳定面生长, 以具有六棱锥形状。另外,由于末端部分Τ的下端在不通过主体部分Β固定的情况下生长, 因此末端部分Τ可生长为具有六棱锥形状。因此,第一区域142Α'可具有圆柱形主体部分 Β和具有六棱锥形状的末端部分Τ,并且第一区域142Α'可形成为具有高居中度。即使在后 续处理中形成第二区域142Β'的情况下,也可保持第一区域142Α'的居中度。
[0152] 如图6的(b)中所示,第二区域142Β'可形成为使得主体部分Β具有六棱柱形状。 第二区域142B'在末端部分T和主体部分B二者中生长。第二区域142B'可以高速形成, 以使得主体部分B主要具有在热力学和结晶学上稳定的形状。
[0153] 根据示例性
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